1.曝氣（qì）器在汙水處（chù）理中的（de）應用（yòng）

生物處理法根據參與作用的微生物的需氧情況，可分為好（hǎo）氧法和（hé）厭氧法兩大（dà）類。一（yī）般（bān）情況，好氧法比較適用於較低（dī）濃度汙水（shuǐ），如乙烯廠汙水（shuǐ）；而厭氧法較適用於處（chù）理汙泥和較高濃度的汙水（shuǐ）。好氧生（shēng）物處理法可分為活性汙泥法和生物膜（mó）法兩（liǎng）大（dà）類。

活性汙泥法是（shì）水體自淨的人工強（qiáng）化方法，是一種依靠活性汙泥（ní）工作主體的去除汙水中有機物的方法。存在於（yú）活性汙泥中的好氧微生物必須在有氧（yǎng）氣存在的條件下才能起作用。

在汙水處理生化係統的曝氣池中，充氧效（xiào）率（lǜ）與好氧微生物生長量（liàng）成正相（xiàng）關性（xìng）。溶解氧的供給（gěi）量（liàng）要（yào）根據好氧（yǎng）微生（shēng）物的數量、生理特性、基質性質及（jí）濃度來綜合考慮。

這樣，活性（xìng）汙泥才能處在佳的降（jiàng）解有機物的狀態。根據試（shì）驗表明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性汙泥性能差，導致廢水處理效果（guǒ）下降（jiàng）。為保證有充足的供氧，必須依靠一種設（shè）備來完（wán）成，例（lì）如曝氣器。

2.曝氣的原理

曝（pù）氣（qì）是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在於將空氣（qì）中的氧溶解於水中，或者將水中不需要（yào）的氣體和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液體之間物質（zhì）交換（huàn）的一種手段。它還有其他一些重要作（zuò）用，如混（hún）合和攪拌。

空氣中的氧通（tōng）過曝氣傳遞到水中，氧（yǎng）由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳（chuán）質擴散的理論，目前應用（yòng）較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。

雙膜理論認為，在“氣（qì）-水”界麵上存在著（zhe）氣膜和液（yè）膜，氣（qì）膜外和液膜外有（yǒu）空氣和液體流動，屬紊流狀態；氣膜和液膜間屬層流狀態，不存在對流，在一定條件下會出現氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內擴散透過液（yè）膜進入水體（tǐ），因而液膜和氣（qì）膜將成為（wéi）氧傳遞的障礙。

這就（jiù）是（shì）雙膜理論。顯然，克服液膜障礙有效的方法是快速變換“氣-液”界麵。

曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提高液體的紊流程度，加（jiā）大曝（pù）氣（qì）器的安裝深（shēn）度，延長氣泡與液體的接觸時間。曝氣（qì）設備正是基於這（zhè）種（zhǒng）做法而在汙水處理中被廣泛采用的。

3.曝氣類型與曝氣器（qì）的功能

曝氣類（lèi）型大體分為兩類：一類是鼓風曝氣，一類是機械（xiè）曝氣（qì）。

鼓風曝氣是采用曝氣器擴散板或擴（kuò）散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠的（de）汙水（shuǐ）處理多采用這種方式。機械（xiè）曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣（qì）方式。

所有的曝（pù）氣設備，都應該滿足下（xià）列3種（zhǒng）功能：

①產生並維持有效的氣-水接觸，並（bìng）且在生物氧化（huà）作用不斷消（xiāo）耗氧氣的情況下保持水中一定（dìng）的溶（róng）解氧濃度（dù）;

②在曝氣區內（nèi）產生足（zú）夠（gòu）的混合作用和水的循環流動;

③維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體處於懸浮狀態。

鼓風曝氣設備

鼓風曝氣係統由鼓風機、曝（pù）氣器和一係列連通的（de）管線（xiàn）組成（chéng）。鼓風（fēng）機將（jiāng）空氣通過一係列（liè）管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通（tōng）過曝氣器，使空氣形成不（bú）同尺寸的氣泡。

氣泡在曝氣器出口形成，尺（chǐ）寸則取決於空氣擴散裝置的形式（shì），氣泡經?過（guò）上升（shēng）和隨水循環流動（dòng），後在液麵處破裂，這（zhè）一過程（chéng）產生氧向汙水中轉移的作用。鼓風（fēng）係（xì）統的曝氣器主要（yào）分為微氣（qì）泡、中（zhōng）氣泡、大氣（qì）泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升液等類型。

鼓風曝氣設備的主（zhǔ）要技術性能指標有：

• 動力效率(Ep)，即每消（xiāo）耗1kW電能轉移到混合液中的氧量（liàng）;

• 氧的利用效率(EA)，即通過鼓風曝氣（qì）轉移到混合液的氧量，占總供氧量的百分比(%)。

4.微氣泡曝氣器

微（wēi）氣泡曝氣器也稱微孔曝氣器，按照（zhào）安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微（wēi）孔曝氣器。

提升式微（wēi）孔曝氣器（qì）主要由微孔曝氣管、活動搖臂、提升（shēng）機等3部分組成：

①微孔曝氣管即由微孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓組成;

②活動搖臂是可提升（shēng）的配管（guǎn），微孔曝氣管安裝於支氣管上（shàng），成柵條狀，底座固定在池壁上，活動立管伸入池（chí）中，支（zhī）管落（luò）在池底部，並支架支撐在池底部;

③曝氣器提升機，為活（huó）動式電動卷揚機，起吊小車可隨（suí）意移動，將搖臂提起。

其工作原理是：空（kōng）氣從微氣泡（pào）曝氣管後蓋的通氣孔進入（rù）曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙，管（guǎn）內空氣在壓力差的（de）作用下，從管壁（bì）的孔隙中（zhōng）擴散出（chū）來，在汙水（shuǐ）形成許許多多微小的（de）氣泡，並造成水的紊流，從（cóng）而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的（de）。

微孔（kǒng）曝氣管（guǎn）的形式有很多，目前較為常用的有（yǒu）兩種：一種是由粗瓷或剛玉等燒結而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結過程中產生許多極微（wēi）小的孔（kǒng）隙，它的主要（yào）特點是能產生微（wēi）小的（de）氣泡，氣泡直（zhí）徑（jìng）約0.1～0.2mm，氣、液接觸麵（miàn）積大，氧利用率高（gāo），一般可達到20～25%;其缺點是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空氣需過濾處理，易損壞，一（yī）旦損壞，氧利用率就開始（shǐ）快速（sù）下降。

另一種（zhǒng）是管式膜片（piàn）微孔曝氣（qì）管。這種曝氣管的安裝方式與前（qián）一種基本一樣，但其自身的結構卻有很大的區別，它是由一個用（yòng）ABS或UPVC製成的管（guǎn）子作為布氣管，管壁（bì）上開有通風孔，布（bù）氣管外周覆蓋著合成橡膠製成的（de）膜片，膜片被金屬卡子固定在管子上（shàng）。在合成橡膠膜（mó）片上用激光等（děng）方法打出均勻分布的孔眼。

曝氣時，空氣通過管壁上的通氣孔進入膜片與管壁之（zhī）間（jiān），在壓縮（suō）空氣的作用下（xià），使膜片（piàn）微微鼓起，孔眼張開，達到布氣擴（kuò）散的目的（de）。

停止供氣（qì），氣壓消失後，膜片本身在彈性作用下（xià）使孔眼自動閉合，由於水壓的作用，膜片壓（yā）實在管壁上。因此，汙水不會倒流而堵塞孔眼。但由於（yú）這種膜片的開孔直徑直接影響到（dào）氧的利用率，因此，開孔直徑應適當。

開孔直（zhí）徑（jìng）過（guò）大，氧的（de）利用率較低，開（kāi）孔直徑過（guò）小（xiǎo），氧利（lì）用率高，但阻力增大。橡膠膜片應選用耐老化，高強（qiáng）度膠質，以免膜片（piàn）出現撕（sī）裂，造成曝氣器損壞。

5.動態曝氣器

動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固（gù）定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱（bào）箍和配氣管組成。

動態曝氣器采用了“大孔排氣泡布氣”技術，將引入曝氣器內的空氣分別進行正旋和反旋導流，正旋導流為順時針方向（xiàng），反旋（xuán）導流為逆時針方向，由兩個不同方向旋流作用下，在（zài）套筒旋混筒內形成（chéng）一個瞬（shùn）間連續局部反應（yīng）的氣液強化旋混區。

由（yóu）旋混旋流作用所產生的（de）大量（liàng）氣泡，再經圓罩阻擋擴散作用之後（hòu），均勻密布的向上產生氣泡。總的來說，動態曝氣器是由大孔雙向旋混、套筒強化（huà）旋混和（hé）圓罩阻擋擴散等各（gè）種結構作用，使氣相在（zài）液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴（kuò）散（sàn）。

由（yóu）於動（dòng）態曝氣器采用了大孔排氣，即（jí）使停風停（tíng）壓後，汙水倒（dǎo）流進曝氣器和配氣管（guǎn）中，也不會造（zào）成排氣孔（kǒng）堵塞（sāi），從而從根本上解決了曝氣器堵塞的問題，可長（zhǎng）期保持氧（yǎng）利用率不發生變化。但由於產生氣泡的直徑較大，氧利（lì）用率相對微孔（kǒng）曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態曝氣器的結（jié）構和性能類似的還有旋（xuán）混曝氣器。

6.搖臂微孔（kǒng）曝氣器與動態曝氣器（qì）的對比

除了上麵所講的（de）氣泡直徑、氧利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下幾個不同點：

1、安裝方式

搖臂微孔曝氣器為（wéi）可活動式安（ān）裝，當曝氣器需要更換或檢修時，可用提升機將曝氣器從水中出來，在池麵進行施工（gōng）檢修，不（bú）影響（xiǎng）同池其他（tā）曝氣器的工作，不需要停池淨水（shuǐ），檢（jiǎn）修成本低，工作量少（shǎo）。

動態（tài）曝氣器為固定式安裝（zhuāng），一經安裝完（wán）成（chéng）後，便不可以移動，如果某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運行，並且將池內的汙水和淤泥等雜物清除（chú）後，方可施工，檢（jiǎn）修成本較高。

2、耐用性

搖臂（bì）式（shì）微孔曝氣（qì）器（qì）的失效形式主要有以下3種：

①鋼製布氣管生鏽後產生氧化鐵以（yǐ）及汙水和空氣中的雜（zá）物（wù）會造成曝（pù）氣管內堵，曝氣管內氣流（liú）分布（bù）不均勻，使曝（pù）氣管抖動，而產生疲勞損（sǔn）壞;

②曝氣管安裝在管接（jiē）頭上，在曝（pù）氣（qì）管抖動和汙水腐蝕的雙重作（zuò）用下，管接頭易從根部（bù）折斷（duàn），汙水的腐蝕還會造成布氣管壁（bì）減薄穿孔;

③水下搖臂（bì）活動關節（jiē）長期浸泡在水中，可能會因為（wéi）生鏽等原?因而無法（fǎ）轉動，從而使得（dé）曝氣器不能正常提升到水麵。以上3種失效形（xíng）式，經過近年來的新技（jì）術的應用，已經得（dé）到很大的改善，使得曝氣器的使用壽命可達5年左右（yòu）。

動態曝氣器的失效形式則有：由於疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各部（bù）件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件斷裂或（huò）鬆脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管一般（bān）采用UPVC等非金（jīn）屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘連（lián），一旦粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。

這3種失效形式（shì）一般可以通過合理選型（xíng），正確選材，嚴把質量關等方法來避（bì）免。因此，這種曝氣器（qì）的使用壽命較長，可達8～10年。

3、實際應用

搖（yáo）臂式微孔曝氣器因為有（yǒu）氧利用（yòng）率高、檢修（xiū）方便等優點，較多應用在生（shēng）產負荷較重、汙水水（shuǐ）質較惡劣的一級生化係統;固定（dìng）式動態曝氣器則（zé）因為有（yǒu）氧利用率稍低但可以長期保持（chí），檢（jiǎn）修困難但使用壽命長的特點，一般應（yīng）用在生產負（fù）荷較低，汙（wū）水水質較好的（de）二級生化係統。

7.結論

曝氣（qì）器的選用依據各有側重，主要考（kǎo）慮下列因素：

①空氣擴散裝置應具有較高的（de）氧利用率和動力效率，具（jù）有較好的節能效果（guǒ）;

②不易堵塞，出現（xiàn）故障易排除，便於維護（hù）管（guǎn）理;

③構造簡（jiǎn）單（dān），便於安裝，工程造價及裝置本身成本都（dōu）較（jiào）低。

此外，還應考慮汙水的水質，地區條（tiáo）件以及曝氣池型、水深等。